Energetic plants species that not compete with conventional agriculture

• Autorzy: Masarovičová E. , Král’ová K. , Peško M.

Warianty tytułu

PL

Gatunki roślin energetycznych niekonkurujące z rolnictwem konwencjonalnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of this contribution is to evaluate such energetic plants that will not compete with conventional agriculture. Our analysis is based on definition of energetic plant - a plant grown as a low cost and low maintenance harvest used to make biofuels, or directly exploited for its energy content (heating or electric power production). It was emphasized that besides of woody plant species as energetic plants can be also used both crops and non-food plants. Besides switch grass (Panicum virgatum L), jatropha (Jatropha curcas L) or algae some species from family Euphorbiaceae and Asteraceae store high concentration of triacylglycerols and latex, that can be used for production of biocomponents into the fuels. Species Amaranthus sp., Miscanthus sinensis Anderss., Euphorbia marginata L, Ambrosia artemisifolia L, Helianthus tuberosus L, and Solidago canadensis L successfully grown under climatic conditions of Slovakia, are presented as a potentially used energetic plant species - herbs - that will not compete with the crops. However, it should be stressed that mentioned species are (like jatropha) invasive plants. Since production of biofuels from crops as well as from non-food plants is still actual, carbon dioxide emission and energy balance of biofuel production is presently intensively discussed. Life-cycle analysis (LCA) appeared as a useful tool to appreciate impact of biofuels on the environment. LCA is presented as a scientific method to record environmental impacts from fuel production to final disposal/recycling. This approach is also known as “well to wheel” for transport fuels or “field to wheel” for biofuels. In order to investigate the environmental impacts of bioenergy and biofuels it is necessary to account for several other problems such are acidification, nitrification, land occupation, water use or toxicological effects of fertilizers and pesticides.

PL

Celem pracy było wytypowanie takich roślin energetycznych, które nie będą konkurować z rolnictwem konwencjonalnym. Punktem wyjścia przedstawionej analizy jest definicja roślin energetycznych - roślin uprawianych przy niskich kosztach utrzymania i zbioru, stosowanych do produkcji biopaliw lub bezpośrednio wykorzystywanych do produkcji energii (ciepła lub wytwarzania energii elektrycznej). Podkreślono, że oprócz gatunków roślin drzewiastych roślinami energetycznymi mogą być również zboża i rośliny niebędące pożywieniem. Oprócz trawy (Panicum virgatum L) i jatrofy (Jatropha curcas L), niektóre gatunki glonów z rodziny Asteraceae i Euphorbiaceae zawierające duże stężenia triacylogliceroli i lateksu, mogą być wykorzystane do produkcji biokomponentów paliw. Gatunki Amaranthus sp., Anderss Miscanthus sinensis, Euphorbia marginata L, Ambrosia artemisifolia L, Helianthus tuberosus L, Solidago canadensis L mogą być pomyślnie uprawiane w warunkach klimatycznych Słowacji. Rośliny te przedstawiane są jako potencjalnie użyteczne gatunki roślin energetycznych, niekonkurujących z uprawami roślin spożywczych. Należy jednak podkreślić, że wymienione gatunki (np. jatrofa) należą do roślin inwazyjnych. Ponieważ produkcja biopaliw zarówno z roślin uprawnych, jak też z roślin nieżywnościowych jest nadal prowadzona, dlatego emisja ditlenku węgla i bilans energii z biopaliw obecnie są intensywnie dyskutowane. Analiza cyklu życia (LCA) to użytecznenarzędzie określania wpływu biopaliw na środowisko przyrodnicze. LCA jest przedstawiona jako metoda naukowa, pozwalająca na ocenę oddziaływania paliwa na środowisko od produkcji do ostatecznej jego likwidacji/recyklingu. Takie podejście jest również znane jako „szyb naftowy do koła“ dla paliw transportowych lub „pole do koła“ w odniesieniu do biopaliw. W celu zbadania wpływu bioenergii i biopaliw na środowisko należy uwzględnić kilka innych problemów, takich jak zakwaszenie, nitryfikacja, użytkowanie terenu, zużycie wody lub toksycznych nawozów i pestycydów.

Słowa kluczowe

EN

biofuels; biomass; conversion processes; energetic plants; invasive plants; life-cycle analysis (LCA); non-food plants

PL

biopaliwa; biomasa; procesy przetwarzania roślin energetycznych; rośliny inwazyjne; analiza cyklu życia (LCA); rośliny niespożywcze

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 4, No. 2
• Strony: 235--241
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Masarovičová E.

• Faculty of Natural Sciences, Comenius University, Bratislava, Mlynská dolina, SK-842 15 Bratislava, SK, tel. [phone]

autor

Král’ová K.

• Faculty of Natural Sciences, Comenius University, Bratislava, Mlynská dolina, SK-842 15 Bratislava, SK, tel. [phone]

autor

Peško M.

• Faculty of Natural Sciences, Comenius University, Bratislava, Mlynská dolina, SK-842 15 Bratislava, SK, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Masarovičová E., Kráľová K. and Peško M.: Energetic plants - cost and benefit. Ecol. Chem. Eng. S, 2009, 16, 263-276.
• [2] Weger J.: Energy crops in Czech Republic and in EU (in Czech). 2007. http://www.vukoz.cz/vuoz/biomass.nsf/pages/eplodiny.html
• [3] Špička L. and Jedlička J.: Biofuels from the viewpoint of automobile emissions and life cycle. Motor Fuels 2010. Nine Int. Symp., Tatranské Matliare, Slovak Republic, June 14-17, 2010, 1-10 (in Czech).
• [4] Gál L., Weger J., Havlíčková K., Nikl M., Masojídek J., Ciahotný K., Punčochář M., Pohorelý M., Kočí V. and Šejvl R.: Czech technological platform for use of biocomponents in transport and chemical industry. Biofuels - Czech technological platform. Strategic research agenda. Praha 2010, 28 (in Czech).
• [5] Šingliar M., Dolnák M. and Rohoň O.: Raw materials for biofuels production in Slovakia. Motor Fuels 2008. Eight Int. Symp. Tatranské Matliare, Slovak Republic, June 23-26, 2008, 194-212 (in Slovak).
• [6] Víglaský J.: Biomass as a renewable feedstock for sector of power industry, but with limit for cultivation. [In:] Energy efficiency and green energy - contributions to stability of energy input. ENEF, Energy Efficiency. Sliač-Sielnica, Slovak Republic, October 21-23, 2008, 1-35 (in Slovak).
• [7] Porvaz P.: Cultivation of energetic plants for biomass production. [In:] Energy efficiency and green energy - contributions to stability of energy input. ENEF, Energy Efficiency. Sliač-Sielnica, Slovak Republic, October 21-23, 2008, 1-19 (in Slovak).
• [8] Varadharajan A., Venkateswaran W.S. and Banerjee R.: Energy analysis of biodiesel from Jatropha. [In:] A. Sayigh (Ed.): World Renewable Energy Congress (WRECX), WREC 2008, 147-152.
• [9] Eliáš P.: Invasive potential of introduced plant species and possibility of its determination. Životné prostredie, 2001, 35, 83-86 (in Slovak).
• [10] Cvachová A. and Gojdičová E.: The most dangerous invasive plants in Slovakia. Direction for removing of invasive plant species. State preservation of nature in Slovak Republic. Banská Bystrica, Slovak Republic, 2003 (in Slovak).
• [11] Andrianov V., Borisjuk N., Pogrebnyak N., Brinker A., Dixon J., Spitsin S., Flynn J., Matyszczuk P., Andryszak K., Laurelli M., Golovkin M. and Koprowski H.: Tobacco as a production platform for biofuel: overexpression of Arabidopsis DGAT and LEC2 genes increases accumulation and shifts the composition of lipids in green biomass. Plant Biotechnol. J., 2010, 8, 277-287.
• [12] Life cycle analysis of evogene castor bean-based biodiesel shows 90% emissions reduction compared to petroleum, 15 April 2010, http://bio.org/ind/advbio/200802fact.asp
• [13] Acosta Casas X., Rieradevall and Pons J.: Environmental analysis of the energy use of hemp - analysis of the comparative life cycle: diesel oil vs. hemp-diesel. Int. J. Agric. Resources, Governance and Ecology, 2005, 4, 133-139.
• [14] Petříková V.: Vegetation of energetic plants in the landscape. Biom.cz [online]. 2002-09-24 [cit. 2010-07- 30] (in Czech). http://biom.cz/cz/odborne-clanky/porosty-energetickych-rostlin-v-krajine
• [15] NREL/TP-580-24772: Summary and introduction from an overview of biodiesel and petroleum diesel life cycle. National Technical Information Service, U.S. Department of Commerce, Springfield 1998.
• [16] Gärtner S.O. and Reinhardt G.A.: Life cycle assessment of biodiesel: Update and new aspects. By order of the Union for the Promotion of Oil and Protein Plants. Berlin 2003.
• [17] Smékal P., Jedlička J., Cholava R. and Provalilová I.: Comparison of well-to-wheels analyses in European region. Motor Fuels 2008. Eight Int. Symp. Tatranské Matliare, Slovak Republic, June 23-26, 2008, 656-663.
• [18] Bajus M.: Energy from biofuels of second generation and biorefineries. Motor fuels 2008. Eight Int. Symp. Tatranské Matliare, Slovak Republic, June 23-26, 2008, 478-519.
• [19] Bajus M.: Pyrolysis technologies for biomass and waste treatment of fuels and chemical production. Petroleum and Coal, 2010, 52, 1-10.
• [20] Hill J., Nelson E., Tilman D., Polasky S. and Tiffany D.: Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. PNAS, 2006, 103, 11206-11210.
• [21] Davis S.C., Anderson-Teixeira K.J. and DeLucia E.H.: Life-cycle analysis and the ecology of biofuels. Trends in Plant Science, 2009, 14, 140-146.
• [22] EC certification of sustainable biofuels. http://www.biofuelstp.eu/certification.html